(57)【要約】【課題】金属セパレータが連結通路側に変形することを確実に阻止するとともに、流体の円滑な流通を図ることを可能にする。【解決手段】燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータ１６は、酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａとの間を連通する複数の連結通路２８ａ、及び前記酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとの間を連通する複数の連結通路２８ｂとを設ける。連結通路２８ａは、複数のゴムブリッジ３０ａ間に形成される。ゴムブリッジ３０ａの形状を設定することにより、連結通路２８ａは、酸化剤ガス流路２６側の第１通路部３６ａ、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ側の第２通路部３８ａ、及び前記第１通路部３６ａと前記第２通路部３８ａとの間の中間通路部４０ａを有し、前記中間通路部４０ａは、前記第１通路部３６ａ及び前記第２通路部３８ａよりも開口幅寸法が小さく設定される。【選択図】図３
2010282867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池スタックであって、
前記金属セパレータには、前記流体流路と前記流体連通孔との間を連通する複数の連結通路が設けられるとともに、
前記連結通路は、前記流体流路側の第１通路部、前記流体連通孔側の第２通路部及び前記第１通路部と前記第２通路部との間の中間通路部を有し、
前記中間通路部は、前記第１通路部及び前記第２通路部よりも開口幅寸法が小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記中間通路部を形成する両壁面は、前記流体の流れ方向に沿って互いに平行に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記第１通路部及び前記第２通路部は、局面形状の壁面により形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記第２通路部は、前記第１通路部よりも拡開することを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス（流体）を流すための燃料ガス流路（流体流路）と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス（流体）を流すための酸化剤ガス流路（流体流路）とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、前記セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する流体連通孔である燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔とが形成されている。また、セパレータ間には、電解質膜・電極構造体を冷却するための冷却媒体流路（流体流路）が設けられるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路に連通する冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔（流体連通孔）が形成されている。
【０００４】
この場合、流体流路と流体連通孔とは、流体を円滑且つ均等に流すために、複数の溝部等を有する連結流路を介して連通している。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池セルでは、図１０に示すように、シール部材１を備えており、このシール部材１上には、酸化剤ガスの流路として機能する多孔体流路２が設けられている。
【０００５】
シール部材１の両側部には、上下方向に長尺な酸化剤ガス供給マニホールド３と、酸化剤ガス排出マニホールド４とが、互いに対向して形成されている。酸化剤ガス供給マニホールド３及び酸化剤ガス排出マニホールド４と多孔体流路２との間には、酸化剤ガス流路５ａ、５ｂが交互に形成されている。
【０００６】
酸化剤ガス流路５ａは、多孔体流路２側から外方に向かって断面積が徐々に小さくなるように形成される一方、酸化剤ガス流路５ｂは、前記多孔体流路２側から外方に向かって断面積が徐々に大きくなるように形成されている。
【０００７】
従って、酸化剤ガス流路５ａは、発電によって生成された水が毛細管作用によってマニホールド側に吸引される一方、酸化剤ガス流路５ｂは、発電停止時に前記酸化剤ガス流路５ｂに残留している水を多孔体流路２側に吸引することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５３１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１では、シール部材１に溝部を形成することにより、それぞれ平面視三角形状の酸化剤ガス流路５ａ、５ｂが形成されており、このシール部材１に金属セパレータ（図示せず）が積層されている。その際、金属セパレータは、酸化剤ガス流路５ａ、５ｂ間の幅狭な仕切り面と接触するだけであり、接触面積が小さくなって、前記金属セパレータの変形量が大きくなるおそれがある。これにより、シール線圧が低下するという問題がある。
【００１０】
しかも、多孔体流路２から酸化剤ガス排出マニホールド４には、酸化剤ガス流路５ａにより生成水が連続して吸引されるおそれがある。これにより、連続する生成水を介して各セル間に地絡が発生するという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、金属セパレータが連結通路側に変形することを良好に抑制するとともに、流体の円滑な流通を図ることが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池スタックに関するものである。
【００１３】
金属セパレータには、流体流路と流体連通孔との間を連通する複数の連結通路が設けられるとともに、前記連結通路は、前記流体流路側の第１通路部、前記流体連通孔側の第２通路部及び前記第１通路部と前記第２通路部との間の中間通路部を有し、前記中間通路部は、前記第１通路部及び前記第２通路部よりも開口幅寸法が小さく設定されている。
【００１４】
また、中間通路部を形成する両壁面は、流体の流れ方向に沿って互いに平行に設定されることが好ましい。
【００１５】
さらに、第１通路部及び第２通路部は、局面形状の壁面により形成されることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、第２通路部は、第１通路部よりも拡開することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流体流路と流体連通孔との間を連通する連結通路は、中央部に開口幅寸法の小さな中間通路部を設けるため、隣接する金属セパレータが連結通路に変形することを良好に抑制することができる。従って、燃料電池には、荷重抜けによる発電性能の低下が惹起することがない。
【００１８】
しかも、中間通路部の両側には、この中間通路部よりも開口幅寸法の大きな第１通路部及び前記第２通路部が設けられている。このため、例えば、第１通路部から中間通路部に向かう反応ガスの圧力損失が高くなり、生成水を流体連通孔に良好に排出することが可能になる。これにより、流路の閉塞による反応ガスの供給不良を阻止し、所望の発電性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図４】前記第１金属セパレータの要部斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池スタックを構成する第２金属セパレータの一方の面の説明図である。
【図６】前記第２金属セパレータの他方の面の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータの一方の面の説明図である。
【図８】前記第１金属セパレータの要部斜視説明図である。
【図９】他の連結通路の説明図である。
【図１０】特許文献１に係る燃料電池を構成するシール部材の正面視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２を水平方向（矢印Ａ方向）又は鉛直方向（矢印Ｃ方向）に積層する。
【００２１】
燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、第１及び第２金属セパレータ１６、１８に挟持されている。第１及び第２金属セパレータ１６、１８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。
【００２２】
図１に示すように、燃料電池１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２３】
燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２４】
図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４側の面１６ａには、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路（流体流路）２６が設けられる。酸化剤ガス流路２６は、第１金属セパレータ１６を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結通路２８ａ、２８ｂを介して連通する。
【００２５】
連結通路２８ａは、矢印Ｃ方向に配列される複数のゴムブリッジ３０ａにより形成される。各ゴムブリッジ３０ａは、図３及び図４に示すように、平面視円形状の円柱部３２ａと、前記円柱部３２ａの矢印Ｂ方向中間部から矢印Ｃ方向両端に膨出する一対の角柱部３４ａとを一体成形する。
【００２６】
各ゴムブリッジ３０ａ間には、連結通路２８ａが形成される。連結通路２８ａは、酸化剤ガス流路２６側の第１通路部３６ａ、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ側の第２通路部３８ａ、及び前記第１通路部３６ａと前記第２通路部３８ａとの間の中間通路部４０ａを有する。
【００２７】
中間通路部４０ａは、第１通路部３６ａ及び第２通路部３８ａよりも開口幅寸法が小さく設定される。具体的には、中間通路部４０ａは、各ゴムブリッジ３０ａの互いに対向する角柱部３４ａの壁面間に形成されるとともに、前記壁面は、酸化剤ガスの流れ方向に沿って互いに平行に設定される。第１通路部３６ａ及び第２通路部３８ａは、円柱部３２ａの曲面形状の壁面により形成され、互いに離間する方向に拡開している。
【００２８】
連結通路２８ｂは、複数のゴムブリッジ３０ｂ間に形成されており、連結通路２８ａと同一の構成要素には同一の参照数字にｂを付して、その詳細な説明は省略する（図３参照）。
【００２９】
第１金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第１金属セパレータ１６の外周端部を周回して、第１シール部材（ゴム製シール部材）４２が焼き付けや射出成形等により一体化される。第１シール部材４２は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。ゴムブリッジ３０ａ、３０ｂは、第１シール部材４２と一体に、又は別体に構成される。
【００３０】
図１及び図５に示すように、第２金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４側の面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路（流体流路）４４が形成される。燃料ガス流路４４は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路４４と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、連結通路４６ａ、４６ｂを介して連通する。
【００３１】
連結通路４６ａ、４６ｂは、複数のゴムブリッジ４８ａ、４８ｂにより形成される。ゴムブリッジ４８ａ、４８ｂは、上記のゴムブリッジ３０ａ、３０ｂと同様に構成されており、以下に簡略的に説明する。
【００３２】
連結通路４６ａは、燃料ガス流路４４側の第１通路部５０ａ、燃料ガス入口連通孔２４ａ側の第２通路部５２ａ、及び前記第１通路部５０ａと前記第２通路部５２ａとの間の中間通路部５４ａを有する。中間通路部５４ａは、第１通路部５０ａ及び第２通路部５２ａよりも開口幅寸法が小さく設定される。
【００３３】
連結通路４６ｂは、燃料ガス流路４４側の第１通路部５０ｂ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ側の第２通路部５２ｂ、及び前記第１通路部５０ｂと前記第２通路部５２ｂとの間の中間通路部５４ｂを有する。中間通路部５４ｂは、第１通路部５０ｂ及び第２通路部５２ｂよりも開口幅寸法が小さく設定される。
【００３４】
第２金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２金属セパレータ１８の外周端部を周回して、第２シール部材（ゴム製シール部材）５６が一体化される。この第２シール部材５６は、上記の第１金属セパレータ１６の第１シール部材４２と同一の材料で構成される。
【００３５】
図１に示すように、第２金属セパレータ１８の面１８ａとは反対の面１８ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路（流体流路）５８が形成される。冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍に位置して、連結通路６０ａ、６０ｂが形成される。
【００３６】
連結通路６０ａ、６０ｂは、それぞれ複数のゴムブリッジ６２ａ、６２ｂにより形成される。図６に示すように、連結通路６０ａは、冷却媒体流路５８側の第１通路部６４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ側の第２通路部６６ａ、及び前記第１通路部６４ａと前記第２通路部６６ａとの間の中間通路部６８ａを有する。中間通路部６８ａは、第１通路部６４ａ及び第２通路部６６ａよりも開口幅寸法が小さく設定される。
【００３７】
同様に、連結通路６０ｂは、冷却媒体流路５８側の第１通路部６４ｂ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ側の第２通路部６６ｂ、及び前記第１通路部６４ｂと前記第２通路部６６ｂとの間の中間通路部６８ｂを有する。中間通路部６８ｂは、第１通路部６４ｂ及び第２通路部６６ｂよりも開口幅寸法が小さく設定される。
【００３８】
図１に示すように、電解質膜・電極構造体１４は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜７０と、前記固体高分子電解質膜７０を挟持するアノード側電極７２及びカソード側電極７４とを備える。
【００３９】
アノード側電極７２及びカソード側電極７４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜７０を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜７０の両面に接合されている。
【００４０】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００４１】
先ず、図１に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４２】
このため、燃料ガスは、図５に示すように、第２金属セパレータ１８の燃料ガス入口連通孔２４ａから連結通路４６ａを通った後、燃料ガス流路４４に導入される。燃料ガス流路４４では、燃料ガスが矢印Ｂ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するアノード側電極７２に供給される。
【００４３】
一方、酸化剤ガスは、図２〜図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属セパレータ１６に連結通路２８ａを通って酸化剤ガス流路２６に導入される。これにより、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路２６を矢印Ｂ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するカソード側電極７４に供給される。
【００４４】
従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極７４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極７２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４５】
次いで、アノード側電極７２に供給されて消費された燃料ガスは、連結通路４６ｂを通って燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される（図５参照）。同様に、カソード側電極７４に供給されて消費された酸化剤ガスは、連結通路２８ｂを通って酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される（図３参照）。
【００４６】
また、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図６に示すように、連結通路６０ａを通って第１及び第２金属セパレータ１６、１８間の冷却媒体流路５８に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４を冷却した後、連結通路６０ｂを通って冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００４７】
この場合、第１の実施形態では、図３及び図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス流路２６との間に、複数のゴムブリッジ３０ａを介して連結通路２８ａが形成されている。
【００４８】
この連結通路２８ａは、ゴムブリッジ３０ａを円柱部３２ａと角柱部３４ａとを有する形状に設定することにより、中央部分に開口幅寸法の小さな中間通路部４０ａを設けている。このため、各ゴムブリッジ３０ａ間に形成される中間通路部４０ａには、第１金属セパレータ１６に隣接する第２金属セパレータ１８が変形することを抑制することができ、シール線圧の低下による荷重抜けを阻止することが可能になる。これにより、燃料電池１２には、荷重抜けによる発電性能の低下が惹起されることがない。
【００４９】
しかも、中間通路部４０ａの両側には、この中間通路部４０ａよりも開口幅寸法の大きな第１通路部３６ａ及び第２通路部３８ａが設けられている。従って、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから酸化剤ガス流路２６に供給される酸化剤ガスの流量低下を阻止するとともに、中間通路部４０ａの絞り機能によって酸化剤ガスの圧力損失が高くなる。このため、酸化剤ガス流路２６に対して噴射するようにして水分を均一に除去することができ、酸化剤ガスの供給の改善を図ることが可能になる。
【００５０】
さらに、連結通路２８ａは、中間通路部４０ａを挟んで両側に拡開する第１通路部３６ａ及び第２通路部３８ａを有している。これにより、連結通路２８ａに沿って結露水が連続することがなく、燃料電池１２の地絡の発生を可及的に阻止することが可能になる。
【００５１】
さらにまた、各ゴムブリッジ３０ａは、円柱部３２ａを有し、この円柱部３２ａの曲面形状の壁面に沿って、第１通路部３６ａ及び第２通路部３８ａが形成されている。従って、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから酸化剤ガス流路２６に対し、曲面形状に沿って円滑且つ確実に流通することができる。
【００５２】
また、中間通路部４０ａは、各角柱部３４ａの互いに平行な壁面によって酸化剤ガスの流れ方向に平行に構成されている。このため、隣接する第２金属セパレータ１８を角柱部３４ａ、３４ｂの互いに平行な端面で受けることが可能になり、前記第２金属セパレータ１８の変形量が変動することがなく、所望のシール線圧を確保することができる。
【００５３】
一方、酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとの間には、連結通路２８ｂが形成されている。この連結通路２８ｂでは、特に、酸化剤ガス流路２６に存在する生成水を中間通路部４０ｂの絞り作用下に、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに良好且つ確実に排出することが可能になる。これにより、酸化剤ガス流路２６の閉塞による酸化剤ガスの供給不良を阻止し、所望の発電性能を確保することができる。
【００５４】
すなわち、第１通路部３６ｂでは、中間通路部４０ｂに向かって開口幅寸法が狭くなるために圧損が高くなり、酸化剤ガスの流速が速くなって生成水を排出することが可能になる。
【００５５】
次いで、第２通路部３８ｂは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに向かって開口幅寸法が拡開するために、圧損が小さくなり、流速が低下して生成水の排出が断続的となる。従って、生成水が連続することがなく、地絡を防ぐことが可能になる。
【００５６】
さらにまた、燃料ガス流路４４では、燃料ガス入口連通孔２４ａの近傍に、連結通路４６ａが設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔２４ｂの近傍に、連結通路４６ｂが設けられており、上記の酸化剤ガス流路２６と同様の効果が得られる。
【００５７】
また、冷却媒体流路５８では、冷却媒体入口連通孔２２ａの近傍及び冷却媒体出口連通孔２２ｂの近傍に、それぞれ連結通路６０ａ、６０ｂが形成されている。このため、第１金属セパレータ１６の変形を抑制するとともに、冷却媒体の流量を確保することができる等、同様の効果が得られる。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータ８０の一方の面１６ａの説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１２を構成する第１金属セパレータ１６と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
第１金属セパレータ８０は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの近傍に位置して連結通路８２ａ、８２ｂを設ける。連結通路８２ａ、８２ｂは、複数のゴムブリッジ８４ａ、８４ｂ間に形成される。
【００６０】
図８に示すように、ゴムブリッジ８４ａは、正面視略六角形状の矢印Ｂ方向中央側の角部を切り欠いて平坦部８６が形成されることにより、正面視略八角形状を有する。
【００６１】
連結通路８２ａは、各ゴムブリッジ８４ａ間に形成され、酸化剤ガス流路２６側の第１通路部８８ａ、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ側の第２通路部９０ａ、及び前記第１通路部８８ａと前記第２通路部９０ａとの間の中間通路部９２ａを有する。
【００６２】
中間通路部９２ａは、第１通路部８８ａ及び第２通路部９０ａよりも開口幅寸法が小さく設定される。具体的には、中間通路部９２ａは、隣接するゴムブリッジ８４ａの各平坦部８６間に矢印Ｂ方向に平行に形成されるとともに、第１通路部８８ａ及び第２通路部９０ａは、前記ゴムブリッジ８４ａの互いに傾斜する壁面間に形成される。
【００６３】
なお、連結通路８２ｂは、上記の連結通路８２ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照数字にｂを付して、その詳細な説明は省略する。また、図示しないが、第２金属プレートにも同様に、連結通路が設けられる。
【００６４】
このように構成される第２の実施形態では、連結通路８２ａ、８２ｂは、中央部分に開口幅寸法の小さな中間通路部９２ａ、９２ｂが設けられるため、隣接する第２金属セパレータが前記連結通路８２ａ、８２ｂに変形することを抑制することができる。しかも、中間通路部９２ａ、９２ｂの両側には、これよりも開口幅寸法の大きな第１通路部８８ａ、８８ｂ及び第２通路部９０ａ、９０ｂが設けられている。
【００６５】
これにより、第２の実施形態では、燃料電池の荷重抜けによる発電性能の低下を抑制するとともに、流路の閉塞を可及的に阻止し、且つ地絡の発生を防止して良好な発電性能を確保することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
なお、第２の実施形態では、第１通路部８８ａ、８８ｂと第２通路部９０ａ、９０ｂとは、互いに離間する方向に向かって同一の傾斜角度で拡開しているが、これに限定されるものではない。
【００６７】
例えば、図９に示すように、出口側の第２通路部９０ｂは、第１通路部８８ｂよりも大きな角度で拡開するように構成してもよい。このため、特に、第２通路部９０ｂの圧損が小さくなり、酸化剤ガスの流速が遅くなる。従って、酸化剤ガス流路２６から連結通路８２ｂを介して酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される生成水は、一層確実に断続的に排出され、生成水の連続化による地絡の発生を確実に阻止することが可能になる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…燃料電池スタック          １２…燃料電池
１４…電解質膜・電極構造体      １６、１８、８０…金属セパレータ
２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔    ２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２２ａ…冷却媒体入口連通孔      ２２ｂ…冷却媒体出口連通孔
２４ａ…燃料ガス入口連通孔      ２４ｂ…燃料ガス出口連通孔
２６…酸化剤ガス流路
２８ａ、２８ｂ、４６ａ、４６ｂ、６０ａ、６０ｂ、８２ａ、８２ｂ…連結通路
３０ａ、３０ｂ、４８ａ、４８ｂ、６２ａ、６２ｂ、８４ａ、８４ｂ…ゴムブリッジ
３２ａ…円柱部                  ３４ａ、３４ｂ…角柱部
３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ、５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂ、６４ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂ、８８ａ、８８ｂ、９０ａ、９０ｂ…通路部
４０ａ、４０ｂ、５４ａ、５４ｂ、６８ａ、６８ｂ、９２ａ、９２ｂ…中間通路部
４４…燃料ガス流路              ５８…冷却媒体流路
７０…固体高分子電解質膜        ７２…アノード側電極
７４…カソード側電極            ８６…平坦部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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